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高质量信号采集,信号保真度高

转动光谱能够准确识别气体混合物中的组成分子,并能在试验室内进行即时化学反应研究。该应用面临的挑战之一是采集系统需要很宽的动态范围,这是因为光谱线的振幅范围非常广。研究人员利用平均法来扩展示波器的动态范围,这就对示波器提出了性能要求,要求示波器在尽可能短的时间内执行数十万到数百万次采集。

人们不断创造新技术来扩展微波光谱学的应用。如今,研究人员正专注于进行即时化学反应分析。泰克密切关注此类分析的新特点和新功能,以满足这些不断变化的需求。

微波和毫米波信号的直接采集

转动光谱涉及以下方面:发射微波或毫米波线性调频脉冲穿过气体样本,利用宽带信号采集系统采集接收到的信号,将时域数据转换为频域数据,最后是将采集的数据与特定分子的理论光谱成分进行模式匹配,以确定气体样本的实际含量。泰克提供可直接采集高达 70GHz 信号的实时示波器。有了这些仪器,无需再使用增频/降频变频器,因而可以减少信号路径中一个潜在的误差元素和噪声源。

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在光谱仪的精细时间分辨率模式下获得的 CH2CHCN 在 t = 0 时经过光解离后,HCN、HNC 和 HCCCN 的 CP-FTmmW 信号随时间的变化。经许可转载(改编)自《物理化学快报》上发表的“Time-Resolved Kinetic Chirped- Pulse Rotational Spectroscopy in a Room-Temperature Flow Reactor”。美国化学学会 2018 年版权所有。

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采集系统中的硬件平均法提供了非常快速的计算,并且“仅汇总帧”模式使得采集系统中的数据显著减少,从而减少了将波形数据从采集板传输到示波器中的 PC 主板所需的时间。这两项功能结合在一起,显著提高了分析吞吐量。

使用硬件平均法和汇总帧功能减少静态样本的采集时间

转动光谱需要大量计算信号平均值来扩展采集信号的动态范围。通常情况下,这种平均法会导致采集时间过长,然而,泰克的所有高性能/超高性能实时示波器均采用专有技术,可利用采集板内置的硬件平均值计算来加快数据采集速度。

随着“仅汇总帧”模式成为泰克示波器的一项标准功能,采集硬件对所有帧进行逐点平均值计算,并提供具有扩展动态范围且信噪比经过改善的汇总帧。如果只需要汇总帧数据,则减少了从示波器采集板传输到示波器内部 PC 系统的数据量,从而节省了大量时间。例如,您不需要传输 1000 个帧,而只需要传输汇总帧,这样数据缩减率高达 1000:1。

缩短了即时化学反应分析的平均计算时间和数据简化时间

与静态样本分析相比,即时实验(研究人员通过实验来分析化学反应)的发展对数据收集量提出了更高的要求。泰克开发了“正交 FastFrame 平均”模式来应对这一新要求。示波器创建了一组平均帧,这些帧是从多组帧的采集中获得的,大大缩短了采集时间。完成平均值计算后,只会留下“平均帧集”。同样,如果采集了 1000 组帧并求取了平均值,得到的平均帧集表示传输到示波器 PC 板的数据缩减率为 1000:1。

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正交 FastFrame 平均法允许用户对多组帧进行高效的硬件平均值计算,将其转换为单组平均帧。例如,将每个第一帧与获取的所有其他“第一帧”进行逐点平均计算,从而产生“平均第一帧”。对所有其他帧重复这一过程,产生代表每个连续状态的高分辨率数据,每个帧之间的间隔时间短至 6uS。

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预补偿过程测量了 AWG 和所连接的同轴电缆的振幅和相位响应,构建了一个滤波器来补偿这种响应,然后使波形预失真,从而让输出结果变得平坦。

对数据进行信号路径损耗和反射补偿

要采集光谱最纯净和振幅最精确的数据集,需要通过校正滤波器补偿采集的数据。泰克提供两种级别的解决方案来解决此补偿问题。

使用泰克 AWG 和泰克实时示波器时,可使用自动程序来生成预失真滤波器。然后将该滤波器应用于原始 AWG 波形数据,可产生“预失真”或“预补偿”波形。这种补偿可自动校正 AWG 输出和示波器输入之间由系统元件(电缆、增频/降频变频器、天线等)引起的振幅和相位变化。由于该技术修改了 AWG 产生的信号,因此对采集效率没有影响。

还有一种更强大的补偿工具,称为串行数据链路分析 (SDLA)。该工具生成的滤波器可用于校正振幅和相位变化以及反射。SDLA 的输入数据是 S 参数(通常使用 VNA 生成),输出是 FIR 滤波器,它可通过示波器上的数学通道自动应用于每次采集的示波器数据。这适用于最终数据集,以尽量减少对采集效率的影响。

产品

MSO/DPO70000 MSO Mixed Signal oscilloscope

MSO/DPO70000DX 混合信号/数字荧光示波器

带宽为 8 GHz 至 33 GHz。采样速率为 100 GS/s。

DPO70000SZX ATI performance oscilloscope

DPO70000SX ATI 高性能示波器

带宽为 70 GHz。
采样速率 200 GS/s:低噪声。
高保真度。高性能。

AWG5200 arbitrary waveform generator

AWG5200 系列任意波形发生器

高保真AWG5200系列任意波形发生器以经济实惠的价格满足苛刻的信号生成需求。通过多单元同步,可以扩展到32个通道。AWG5200系列是高级研究、电子测试、雷达以及电子战系统设计和测试的卓越之选。

  • 输出频率:高达4GHz
  • 采样率:298 S/s - 5 GS/s
  • 内存:2 GS/通道
  • 通道:最多8个
  • 垂直分辨率:16位
  • -70 dBc无杂散动态范围

资源

Using FastFrame Segmented Memory
应用指南

使用 FastFrame 分段内存

本应用说明将解释泰克高性能示波器的 FastFrame(TM) 分段内存功能如何消除对所获取数据的质量和内存高效使用的影响。
precompensation can flatten your response
博客

预先补偿可缓和您的响应

大幅提升计算机性能和功能的希望落在量子计算机上 - 这类计算机利用了最小尺度的一些奇特的物理性质。尽管近几年取得了较大进展,但是即使不太小的量子计算机要取得一致且可重复的结果仍有很长的路要走...